EP0049762B1 - Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorhaltigem Abwasser - Google Patents

Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorhaltigem Abwasser Download PDF

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EP0049762B1
EP0049762B1 EP81107107A EP81107107A EP0049762B1 EP 0049762 B1 EP0049762 B1 EP 0049762B1 EP 81107107 A EP81107107 A EP 81107107A EP 81107107 A EP81107107 A EP 81107107A EP 0049762 B1 EP0049762 B1 EP 0049762B1
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waste water
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filter
water
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Herbert Dr. Diskowski
Johannes Dr. Krause
Dietrich Mandelkow
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    • C02F1/385—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation by centrifuging suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • Y10S210/00—Liquid purification or separation
    • Y10S210/902—Materials removed
    • Y10S210/906—Phosphorus containing

Definitions

  • the present invention relates to a method for processing phosphorus-containing waste water by filtration with the aid of a filter aid in a centrifugal filter.
  • the wastewater is adjusted to pH values of 4 to 6 by adding hydrated lime.
  • the partially neutralized wastewater is filtered in a centrifugal filter using a filter aid.
  • a disadvantage of the first-mentioned process is that a valuable coagulant is used on the one hand with proteins and, on the other hand, the separated phosphorus is obtained together with other impurities as thick sludge, the work-up of which is expensive.
  • a disadvantage of the last-mentioned method is that all the phosphorus is filtered off with the impurities, the work-up of the phosphorus-containing filter cake being complicated by distilling off the phosphorus from it.
  • This is achieved according to the invention in that the waste water is fed to the centrifugal filter at a temperature of at least 50 ° C. and with a pH of 0.5 to 4.0; that the filtrate emerging from the centrifugal filter is separated in a calming zone for an average residence time of 10 to 60 minutes in yellow phosphorus and water with a phosphorus content of 1 to 30 ppm; that the water overflowing from the calming zone is optionally treated with an oxidizing agent; and that the phosphorus-free waste water is finally reacted with a neutralizing agent.
  • the temperature and the pH value of the waste water during filtration cause the majority of the phosphorus dispersed in it to pass through the centrifugal filter. Furthermore, economically acceptable service life of the centrifugal filter can be achieved.
  • diatomaceous earth is advantageously used as the filter aid.
  • the yellow phosphorus evidently settles out of the acidic filtrate containing dispersed phosphorus without difficulty because the hydrolysis products of silicon tetrafluoride which favor the emulsification of the phosphorus in the waste water are retained in the filter residue of the centrifugal filter.
  • the water flowing out of the calming zone in the process according to the invention contains only a few ppm of phosphorus. This small amount of phosphorus can be easily removed from the water by oxidation.
  • the filter residue obtained in the process according to the present invention which contains a certain amount of elemental phosphorus, can be produced in a known manner, e.g. B. by the method according to DE-C 22 28 636, be worked up.
  • phosphorus-containing waste water which contained about 400 mg / l phosphorus.
  • Wastewater containing phosphorus with a pH of 5 and a temperature of 60 ° C was filtered. The filter lasted 2 hours.
  • the filtered waste water, which contained 240 mg / l phosphorus, was left in a settling vessel for 60 minutes. the water which then remained above the phosphorus had a content of less than 1 mg / l of phosphorus and was subjected to neutralization.
  • Waste water with a pH of 2 to 3 and a temperature of 47 ° C was filtered.
  • the service life of the filter was 3 hours.
  • the filtered waste water, which contained 40 mg / l phosphorus, was left in a settling vessel for 30 minutes.
  • the water which then protruded above the phosphorus had a content of 20 mg / l of phosphorus.
  • By adding 200 l / h of bleach (with approx. 14% NaOCI) to 50 m 3 / h of this water its phosphorus content was reduced to less than 1 mg / l. Finally the water was sent to neutralization.
  • Waste water with a pH of 2 to 3 and a temperature of 55 ° C was filtered.
  • the service life of the filter was 8 hours.
  • the filtered waste water, which contained 290 mg / l phosphorus, was left in a settling vessel for 30 minutes.
  • the water which then protruded above the phosphorus had a content of 25 mg / l of phosphorus.
  • Waste water with a pH of 2 to 3 and a temperature of 60 ° C was filtered.
  • the service life of the filter was 8 hours.
  • the filtered waste water contained 330 mg / l phosphorus. It was worked up further as indicated in Example 3.
  • Waste water with a pH of 2 to 3 and a temperature of 70 ° C was filtered.
  • the service life of the filter was 8 hours.
  • the filtered wastewater, which contained 350 mg / I phosphorus. was allowed to stay in a settling vessel for 60 minutes.
  • the water which then remained above the phosphorus had a content of less than 1 mg / l of phosphorus and was subjected to neutralization.
  • Wastewater with a pH of 1.5 and a temperature of 60 ° C was filtered.
  • the service life of the filter was 8 hours.
  • the filtered waste water contained 330 mg / l phosphorus. It was worked up further as indicated in Example 5.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorhaltigem Abwasser durch Filtration mit Hilfe eines Filterhilfsmittels in einem Zentrifugalfilter.
  • Es ist bekannt, den Phosphor aus bei der elektrothermischen Phosphorproduktion anfallendem Abwasser in Eindickern nach Zusatz von hochmolekularen Proteinen bei einem pH-Wert von etwa 5,8 auszufällen. Die Teilneutralisation des einen pH-Wert von 1,5 bis 2 ausweisenden Phosphor-Rohwassers wird dabei durch Zugabe von Soda bewirkt. Zur Vermeidung von aus vorzugsweise Kieselsäure bestehenden Inkrustierungen wird weiterhin Ton zugesetz (vergl. « Sewage and Industrial Wastes '", Band 28 (1956), Seiten 70 bis 77).
  • Beim Verfahren zur Aufarbeitung von Phosphorschlamm enthaltendem Abwasser nach der DE-C 18 08 541 wird das Abwasser durch Zusatz von Kalkhydrat auf pH-Werte von 4 bis 6 eingestellt. Das teilneutralisierte Abwasser wird in einem Zentrifugalfilter mit Hilfe eines Filterhilfsmittels filtriert.
  • Nachteilig ist bei dem zuerst genannten Verfahren, daß einerseits mit Proteinen ein wertvolles Koagulationsmittel verwendet wird und andererseits der abgetrennte Phosphor zusammen mit anderen Verunreinigungen als Dickschlamm anfällt, dessen Aufarbeitung aufwendig ist. Bei dem zuletzt genannten Verfahren ist von Nachteil, daß mit den Verunreinigungen der gesamte Phosphor abfiltriert wird, wobei die Aufarbeitung des phosphorhaltigen Filterkuchens durch vollständiges Abdestillieren des Phosphors aus ihm aufwendig ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorhaltigem Abwasser durch Filtration anzugeben, bei welchem nur ein kleiner Teil des im Abwasser enthaltenen Phosphors im Filterrückstand zurückgehalten wird. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man das Abwasser mit einer Temperatur von mindestens 50°C und mit einem pH-Wert von 0,5 bis 4,0 dem Zentrifugalfilter zuführt ; daß man das aus dem Zentrifugalfilter austretende Filtrat in einer Beruhigungszone während einer durchschnittlichen Verweilzeit von 10 bis 60 Minuten in gelben Phosphor und Wasser mit einem Phosphorgehalt von 1 bis 30 ppm trennt ; daß man das aus der Beruhigungszone überlaufende Wasser gegebenenfalls mit einem Oxidationsmittel behandelt ; und daß man schließlich das phosphorfreie Abwasser mit einem Neutralisationsmittel umsetzt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiterhin wahlweise auch noch dadurch ausgestaltet sein, daß
    • a) man das Abwasser dem Zentrifugalfilter mit einer Temperatur von bis zu 75 °C zuführt,
    • b) man das Abwasser dem Zentrifugalfilter mit einer Temperatur von 60 bis 70 °C zuführt,
    • c) man das Abwasser mit einem pH-Wert von 2,0 bis 3,5 dem Zentrifugalfilter zuführt,
    • d) als Oxidationsmittel Luft dient,
    • e) als Oxidationsmittel Bleichlauge dient,
    • f) als Neutralisationsmittel Calciummetasilikat verwendet ist,
    • g) als Calciummetasilikat Phosphorofenschlacke verwendet ist.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß durch die Temperatur und den pH-Wert des Abwassers bei des Filtration der größte Teil des in ihm dispergierten Phosphors durch das Zentrifugalfilter hindurchläuft. Weiterhin werden damit wirtschaftlich vertretbare Standzeiten des Zentrifugalfilters erzielt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird als Filterhilfsmittel vorteilhafterweise Kieselgur verwendet.
  • Aus dem sauren, Phosphor dispergiert enthaltenden Filtrat setzt sich beim Verfahren gemäß der Erfindung der gelbe Phosphor deshalb offensichtlich ohne Schwierigkeiten ab, weil die die Emulgierung des phosphors im Abwasser begünstigenden Hydrolyseprodukte von Siliciumtetrafluorid im Filterrückstand des Zentrifugalfilters zurückgehalten werden.
  • Das beim erfindungsgemäßen Verfahren aus der Beruhigungszone ablaufende Wasser enthält nur noch wenige ppm Phosphor. Diese geringe Phosphormenge läßt sich aus dem Wasser leicht durch Oxidation entfernen.
  • Der beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung anfallende Filterrückstand, welcher eine gewisse Menge von elementarem Phosphor enthält, kann in bekannter Weise, z. B. nach dem Verfahren gemäß der DE-C 22 28 636, aufgearbeitet werden.
  • Bei den folgenden Beispielen wurde phosphorhaltiges Abwasser eingesetzt, welches ca. 400 mg/I Phosphor enthielt.
  • Filtriert wurde jeweils mit einem Zentrifugalfilter mit 50 m2 Filterfläche, auf welches vor der Filtration 40 kg Perlite als Filterhilfsmittel angeschwemmt war. Die Filtrationsgeschwindigkeit mit frisch angeschwemmter Filterhilfsmitteischicht betrug 60 m3/h ; beim Erreichen einer Filtrationsgeschwindigkeit von 30 m3/h wurde die Filtration abgebrochen und der Filterkuchen abgeschleudert. Die zwischen den Filtrationsgeschwindigkeiten 60 m3/h und 30 m3/h vergangene Zeit ist die Standzeit des Zentrifugalfilters.
  • Das filtrierte und anschließend weitgehend vom Phosphor befreite Abwasser wurde stets mit Calciummetasilikat neutralisiert. Dazu wurden 100 m3/h dieses Abwassers in einem Wasserstrom (2000 m3/h) injiziert, welcher ca. 1 g/l granulierte Phosphorofenschlacke suspendiert enthielt.
  • Unabhängig vom pH-Wert des Abwassers wies die Mischung von Abwasser und Wasserstrom einen stets gleichen pH-Wert von 5 auf.
    • Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
  • Phosphorhaltiges Abwasser mit dem pH-Wert 5 und einer Temperatur von 60 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 2 Stunden. Das filtrierte Abwasser, welches 240 mg/I Phosphor enthielt, ließ man 60 Minuten in einem Absitzgefäß verweilen. das danach über dem Phosphor überstehende Wasser wies einen Gehalt von weniger als 1 mg/I Phosphor auf und wurde der Neutralisation zugeführt.
    • Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
  • Abwasser mit dem pH-Wert 2 bis 3 und einer Temperatur von 47 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 3 Stunden. Das filtrierte Abwasser, welches 40 mg/I Phosphor enthielt, ließ man 30 minuten in einem Absitzgefäß verweilen. Das danach über dem Phosphor überstehende Wasser wies einen gehalt von 20 mg/I Phosphor auf. Durch Zugabe von 200 l/h Bleichlauge (mit ca. 14 % NaOCI) zu 50 m3/h dieses Wassers wurde sein Phosphorgehalt auf weniger als 1 mg/l verringert. Schließlich wurde das Wasser der Neutralisation zugeführt.
    • Beispiel 3 (Gemäß der Erfindung)
  • Abwasser mit dem pH-Wert 2 bis 3 und einer Temperatur von 55 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 8 Stunden. Das filtrierte Abwasser, welches 290 mg/I Phosphor enthielt, ließ man 30 Minuten in einem Absitzgefäß verweilen. Das danach über dem Phosphor überstehende Wasser wies einen Gehalt von 25 mg/I Phosphor auf. Durch Zugabe von 200 I/h Bleichlauge (mit ca. 14 % NaOCI) zu 50 m3/h dieses Wassers wurde sein Phosphorgehalt auf weniger als 1 mg/I verringert. Schließlich wurde das Wasser der Neutralisation zugeführt.
    • .Beispiel 4 (Gemäß der Erfindung)
  • Abwasser mit dem pH-Wert 2 bis 3 und einer Temperatur von 60 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 8 Stunden. Das filtrierte Abwasser enthielt 330 mg/I Phosphor. Es wurde wie in beispiel 3 angegeben weiter aufgearbeitet.
    • Beispiel 5 (Gemäß der Erfindung)
  • Abwasser mit dem pH-Wert 2 bis 3 und einer Temperatur von 70 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 8 Stunden. Das filtrierte Abwasser, welches 350 mg/I Phosphor enthielt, . ließ man 60 Minuten in einem Absitzgefäß verweilen. Das danach über dem Phosphor überstehende Wasser wies einen Gehalt von weniger als 1 mg/I Phosphor auf und wurde der Neutralisation zugeführt.
    • Beispiel 6 (Gemäß der Erfindung)
  • Abwasser mit dem pH-Wert 1,5 und einer Temperatur von 60 °C wurde filtriert. Die Standzeit des Filters betrug 8 Stunden. Das filtrierte Abwasser enthielt 330 mg/I Phosphor. Es wurde wie in Beispiel 5 angegeben weiter aufgearbeitet.

Claims (8)

1. Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorhaltigem Abwasser durch Filtration mit Hilfe eines Filterhilfsmittels in einem Zentrifugalfilter, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser mit einer Temperatur von mindestens 50 °C und mit einem pH-Wert von 0,5 bis 4,0 dem Zentrifugalfilter zuführt ; daß man das aus dem Zentrifugalfilter austretende Filtrat in einer Beruhigungszone während einer durchschnittlichen Verweilzeit von 10 bis 60 Minuten in gelben Phosphor und Wasser mit einem Phosphorgehalt von 1 bis 30 parts per million trennt ; daß man das aus der Beruhigungszone überlaufende Wasser gegebenenfalls mit einem Oxidationsmittel behandelt; und daß man schließlich das phosphorfreie Abwasser mit einem Neutralisationsmittel umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser dem Zentrifugalfilter mit einer Temperatur von bis zu 75 °C zuführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser dem Zentrifugalfilter mit einer Temperatur von 60 bis 70 °C zuführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß man das Abwasser mit einem pH-Wert von 2,0 bis 3,5 dem Zentrifugalfilter zuführt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Luft dient.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Bleichlauge dient.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Neutralisationsmittel Calciummetasilikat verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciummetasilikat Phosphorofenschlacke verwendet wird.
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